Ingeniería Biomédica

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Desarrollo de simulaciones computacionales dinámicas de microbioreactores para la evaluación in vitro de la toxicidad de fármacos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-23) Lira Camargo, Mario Marcelo; Casado Peña, Fanny Lys
Las enfermedades crónicas son altamente prevalentes en nuestra sociedad. En muchos casos el tratamiento más efectivo es el trasplante del órgano afectado, pero puede complicarse debido a la enfermedad de injerto contra huésped. Si bien existen medicamentos para reducir los efectos de esta enfermedad, ninguno la elimina y la búsqueda de sustitutos es altamente costosa. La toxicidad de un nuevo fármaco se evalúa principalmente en tres órganos: corazón, hígado y riñón. La evaluación comienza en la etapa in vitro, en condiciones estáticas, diferentes a las condiciones en el cuerpo humano, donde todo es dinámico y se encuentra conectado. Por este motivo, en este trabajo se desarrolló simulaciones computacionales dinámicas de micro bioreactores para la evaluación in vitro de la toxicidad de fármacos, con el fin de sostener matemáticamente los modelos in vitro. Se diseñaron diversos modelos de organ-on-a-chip para cada uno de los tejidos, luego se interconectaron y se agregó un mezclador pasivo, para mezclar sangre humana con una solución de medicamento modelo. Se caracterizaron los campos de velocidad, presión y concentración de cada una de las partes del sistema separados e interconectados, para evaluar los valores de esfuerzo cortante, la presencia de vórtices y el grado de mezclado de ambas soluciones. Las simulaciones demuestran que no se presentan vórtices en los lugares de siembra de ninguno de los chips, y que la sangre y la solución de medicamento se mezclan completamente. El chip diseñado para cardiomiocitos supera el límite superior de esfuerzo cortante de 2.6 Pa establecido. La implementación de los chips fue posible mediante manufactura aditiva y se verificó la integridad de los canales por medios ópticos. Se evidenció la utilidad del uso de simulaciones computacionales en aras de dilucidar los resultados de un prototipo previo a su construcción y la viabilidad de construir microbioreactores a la medida para evaluar toxicidad de fármacos in vitro.
Caracterización multidimensional de tintas de biomaterial para manufactura aditiva por extrusión de estructuras tridimensionales de interés biomédico
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-20) Cáceres Albán, José Luis Martín; Casado Peña, Fanny Lys
El presente trabajo muestra la caracterización de tintas de biomaterial empleadas en un sistema de impresión 3D por extrusión y la determinación de su viabilidad de uso para la manufactura de estructuras tridimensionales de interés biomédico. El documento aborda la necesidad de contar con metodologías para analizar de manera objetiva la fidelidad de impresión en sistemas basados en extrusión debido a que existen definiciones no consensuadas en la comunidad científica y estándares no publicados en un campo de estudio en constante evolución. Se sigue una metodología propia para el desarrollo de constructos fabricados bajo el marco de tecnologías de bioimpresión, con énfasis en el preprocesamiento y procesamiento de tres tipos de constructos: vascular, orgánico y para ensayos in vitro. Se sintetizaron ocho tintas de biomaterial a partir de reactivos disponibles en un contexto académico, tales como: la sal sódica de carboximetilcelulosa, el alginato y el cloruro de calcio. Se realizaron ensayos de caracterización para evaluar propiedades de la materia prima como hinchamiento y viscosidad, así como propiedades directamente involucradas al proceso de impresión 3D como formación y homogeneidad de filamento, precisión de impresión e integridad de forma. Los resultados indican que la formulación compuesta por sal sódica de carboximetilcelulosa (20%), alginato (10%) y cloruro de calcio (2%) demuestra el mejor desempeño general en los ensayos de caracterización multidimensional, siendo viable para la impresión por extrusión de las estructuras de interés biomédico propuestas en el presente trabajo.
Evaluación de necesidades tecnológicas de un banco de tejidos de un hospital de nivel III-1 ubicado en Lima, Perú, a partir de información de fuentes primarias
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-21) Rubio Grases, Joaquina; Casado Peña, Fanny Lys
Según reportes nacionales y estudios científicos, la demanda nacional de tejidos para injertos no está siendo satisfecha, por lo cual existe una necesidad de diseñar estrategias para incrementar la oferta nacional de los mismos. En esta línea, el presente trabajo de tesis tiene como objetivo identificar las necesidades tecnológicas de un banco de tejidos de un Hospital de Nivel III-1 ubicado en Lima, Perú, empleando la metodología de “Evaluación de las Necesidades de Dispositivos Médicos” diseñada por la Organización Mundial de la Salud, para ayudar a la institución a lograr sus objetivos y satisfacer la demanda de su población objetivo. En primer lugar, se realizaron encuestas y entrevistas a funcionarios del banco, a partir de las cuales se identificaron los objetivos principales de la institución, los procesos y servicios que ofrecen, así como los recursos de los que disponen incluyendo dispositivos médicos, recursos humanos, infraestructura y aspectos económicos. En base a esto, se realizó un análisis crítico de la literatura relevante para determinar qué servicios deberían implementarse para cumplir los objetivos de la institución, los cuales están relacionados a mejorar los resultados terapéuticos de los pacientes quemados del hospital y reducir su tiempo de hospitalización. Se determinó que la producción de células madres mesenquimales alogénicas es el servicio que se adecúa mejor para ser puesto en práctica en la institución considerando sus limitaciones tecnológicas, económicas y de recursos humanos, y se establecieron los requerimientos mínimos de dispositivos médicos para su implementación tomando en cuenta las recomendaciones de estándares internacionales.

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